Изложите принцип работы генератора постоянного тока

• Генераторы с независимым возбуждением;
• Генераторы с самовозбуждением.

Официальный дистрибьютор Iveco (FPT)

с прямыми поставками с завода в Италии

Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.

Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.

Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:

• Номинальное напряжение;
• Номинальный ток;
• Мощность;
• Частота вращения.

В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.

Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:

• Генераторы с независимым возбуждением;
• Генераторы с самовозбуждением.

В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.

Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.

Рис. 134. Двухвитковый генератор постоянного тока

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 131. Определение направления индуктированной э.д.с. по правилу правой руки

Рис. 132. Простейший генератор постоянного тока

Рис. 133. Схема работы генератора постоянного тока

Рис. 134. Двухвитковый генератор постоянного тока

Рис. 135. Кривые пульсации электродвижущей силы двухвиткового генератора

Рис. 136. Схема генератора с электромагнитной системой возбуждения и стальным массивным якорем

Рис. 137. Реакция якоря.
а — магнитный поток главных полюсов; б — магнитный поток, создаваемый обмоткой якоря; в — суммарный магнитный поток нагруженного генератора

Рис. 138. Схема генератора с добавочными полюсами

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА

Величина э.д.с, индуктируемой генератором, прямо пропорциональна магнитному потоку Ф, создаваемому главными полюсами, и частоте вращения якоря п:

где С — постоянный коэффициент, учитывающий число витков обмотки якоря, число пар полюсов и другие постоянные величины, характеризующие данный генератор. Напряжение на выводах генератора меньше его э.д.с. на величину падения напряжения в цепи якоря. Падение напряжения в цепи якоря определяется по закону Ома и равно произведению тока якоря Iя на сопротивление цепи якоря Rя. Следовательно, напряжение на выводах генератора

Рис. 139. Схемы возбуждения генератора:
а -независимое возбуждение; б — параллельное возбуждение; в — последовательное возбуждение; г — смешанное возбуждение

ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Рис. 140. Внешняя характеристика тягового генератора тепловоза

Рис. 141. Внешняя характеристика и изменение мощности тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л при номинальном режиме работы в зависимости от тока

В гиперболической части внешней характеристики мощность генератора практически поддерживается постоянной. При меньших токах наступает ограничение мощности по возбуждению: напряжение почти не повышается и мощность с уменьшением тока снижается. Величина максимального тока также строго ограничивается.
Посмотрим, можно ли получить такую внешнюю характеристику у генератора с самовозбуждением. Напряжение генератора параллельного возбуждения (кривая 2, рис. 142) несколько падает с увеличением тока нагрузки.

Рис. 142. Внешние характеристики генератопров с возбуждением:
1 — независимым; 2- параллельным; 3 — последовательным; 4 — смешанным согласованным; 5 — смешанным встречным

Где Ф – магнитный поток возбуждения, n – частота вращения, а Cе это конструктивный момент машины, который остается для нее постоянным.

Принцип действия ДПТ основан на взаимодействии магнитных полей обмотки возбуждения и якоря. Можно представить, что вместо якоря у нас рамка, через которую протекает ток, а вместо обмотки возбуждения постоянный магнит с полюсами N и S. При протекании постоянного тока через рамку, на нее начинает действовать магнитное поле постоянного магнита, то есть рамка начинает вращаться, причем, так как направление тока не меняется, то и направление вращения рамки остается прежним.

При подаче напряжения на зажимы двигателя начинает протекать ток в обмотке якоря, на него, как мы уже знаем, начинает действовать магнитное поле машины, при этом якорь начинает вращаться, а так как якорь вращается в магнитном поле, начинает образовываться ЭДС. Эта ЭДС направлена против тока, в связи с этим её называют противоЭДС. Её можно найти по формуле

Где Ф – магнитный поток возбуждения, n – частота вращения, а Cе это конструктивный момент машины, который остается для нее постоянным.

Напряжение на зажимах больше чем противоЭДС на величину падения напряжение в якорной цепи.

А если домножить это выражение на ток, то получим уравнение баланса мощностей.

Левая часть уравнения UI_я представляет собой мощность подаваемая электродвигателю, в правой части первое слагаемое EIя представляет собой электромагнитную мощность, а второе I_яR_я мощность потерь в цепи якоря.

БИЛЕТ 27

1) Расчёт цепи постоянного тока с последовательным соединением нелинейного и линейного элементов (расчётно-графический метод).

Применение указанной методики иллюстрируют графические построения на рис. 2,б, соответствующие цепи на рис. 2,а.

Использование данного метода наиболее рационально при последовательном соединении линейного и нелинейного резисторов. В этом случае линейный резистор принимается за внутреннее сопротивление источника, и линейная ВАХ последнего строится по двум точкам.

Число оборотов (привод от электродвигателя), об/мин

Технические данные двухмашинного агрегата DUGG 28 В

Мощность (привод от оси колесной пары), кВт

Мощность (привод от электродвигателя), кВт

Номинальный ток, А

Ток возбуждения, А

Число оборотов (привод от оси вагона), об/мин

Число оборотов (привод от электродвигателя), об/мин

Ширина, общая, мм

Охлаждение электродвигателя осуществляется за счет увеличения площади корпуса с помощью ребер на корпусе, а охлаждение генератора — за счет ограниченного объема воздуха, забираемого изнутри вагона. Воздух подводится через штуцер на защитном колпаке переключателя полюсов. Внутренним вентилятором, расположенным между ротором двигателя и генератора, охлаждающий воздух прогоняется по внутренней полости преобразователя и выходит через штуцер, расположенный в нижней части корпуса генератора.

Поворотная траверса переключателя полюсов 9 производит переключение контактов 8 при изменении направления вращения. С помощью центробежной муфты 10 преобразователь соединяется

Рис. 2.21. Конструкция преобразователя DUGG 28В с приводом. В подшипниковом щите со стороны двигателя ротор опирается на два подшипника: шариковый 12 и роликовый 11. Со стороны генератора ротор опирается на один роликовый подшипник 13. Для слива конденсата предусмотрены пробки 17. Для заземления корпуса предусмотрен болт М10 18.

Переключатель полюсов обеспечивает неизменную полярность на присоединительных зажимах генератора при изменении направления движения поезда (стороны вращения ротора преобразователя). Переключатель в виде комплектного узла установлен на подшипниковой крышке со стороны генератора и закрыт защитным колпаком. Для контроля за состоянием переключателя на защитном колпаке предусмотрена снимаемая крышка. Рычаг переключателя полюсов приводится в действие кулачком, смонтированным на конце вала генератора.

В системе вентиляции пассажирского вагона немецкой постройки применяется электродвигатель постоянного тока ЕВ 5 Л/1, технические данные которого представлены в табл. 2.2.

Технические данные двигателя ЕВ 5 А/1

Частота вращения, об/мин

Ступени частоты вращения, об/мин

Последовательный или параллельный

Двухполюсный шунтовой электродвигатель типа ЕВ 5 А/1 служит для привода вентилятора системы принудительной вентиляции. На двух свободных концах вала располагаются два рабочих колеса вентилятора. Электродвигатель (рис. 2.22) состоит из следующих основных узлов:

• — корпуса 1 с главными полюсами 34 и катушками возбуждения 33;
• — якоря, выполненного из пакета листовой стали 3, обмотки якоря 8 с коллектором 19 и алюминиевой крыльчаткой вентилятора 30,

Рис. 2.22. Конструкция двигателя типа ЕВ 5 А/1

закрепленных на валу 16. Обмотка якоря 8 изолирована от якоря полиамидной лентой 6 и закреплена бандажной лентой 32

— подшипниковых щитов 31 (сторона А) и 7 (сторона Б) вместе со щеточной траверсой 10, щеткодержателем 9 и щетками 11.

Для опоры вала используются два радиальных подшипника 14 и 28 (№ 305). Главные полюса 34 длиной 90 мм набраны из пластин (спрессованы и склепаны заклепками 35) и вставлены в корпус из серого чугуна 1, который одновременно представляет собой ярмо. Полюса крепятся с помощью болтов с шестигранной головкой 36.

Нормальное направление вращения — левое, т.е. против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода (сторона А). При изменении направления вращения положение щеточной траверсы не изменяется.

Контрольные вопросы

• с самовозбуждением;
• с независимым возбуждением обмоток.

Разновидности по способу возбуждения

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на два вида:

• с самовозбуждением;
• с независимым возбуждением обмоток.

Для самовозбуждения оборудования обязательно требуется электричество, которое им же и вырабатывается. По принципу коммутации обмоток самовозбуждающиеся якоря альтернаторов делятся на следующие разновидности:

• оборудование с параллельным возбуждением;
• устройства с последовательным возбуждением;
• генераторы смешанного типа, которые получили название – компудные.

Для обеспечения оптимальных условий для работы оборудования требуется наличие стабильного напряжения на зажимах. Особенность устройства заключается в параллельном возбуждении выводов катушки, которые подсоединены через регулировочный реостат, расположенный параллельно обмотке якоря.

Для оборудования с независимым возбуждением источником питания выступают внешние устройства или аккумуляторные батареи. В маломощных модификациях устанавливаются постоянные магниты, обеспечивающие создание основного магнитного потока. Основное достоинство заключается в том, что на напряжение на зажимах не влияет возбуждающий ток.

Устройства со смешанным возбуждением сочетают положительные качества вышеописанных разновидностей. Конструктивные особенности – две катушки индуктивности, основная и вспомогательная. Цепь параллельной обмотки включает в себя реостат, который используется для регуляции силы тока возбуждения.

В разделе необходимо изучить следующие вопросы: электрические машины постоянного тока, способы регулирования скорости их якоря; асинхронные машины; устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя; уравнение электрического состояния цепей обмоток статора и ротора; свойство саморегулирования вращающего момента; магнитное поле машины; электромагнитный момент; механические и рабочие характеристики; энергетические диаграммы; паспортные данные.

В разделе необходимо изучить следующие вопросы: электрические машины постоянного тока, способы регулирования скорости их якоря; асинхронные машины; устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя; уравнение электрического состояния цепей обмоток статора и ротора; свойство саморегулирования вращающего момента; магнитное поле машины; электромагнитный момент; механические и рабочие характеристики; энергетические диаграммы; паспортные данные.

В режиме двигателя электрическая энергия подводится к обмотке якоря и преобразуется в механическую на его валу. Основной характеристикой, раскрывающей свойства двигателя является механическая характеристика, устанавливающая зависимость частоты вращения якоря от момента на валу. Обратите внимание на способы пуска и регулирования скорости двигателей.

Асинхронные двигатели являются наиболее простыми по устройству и обслуживанию, они надежны и дешевы. Благодаря этим преимуществам трехфазные асинхронные двигатели получили широкое распространение.

Асинхронные двигатели изготавливают с короткозамкнутым или с фазным ротором (с контактными кольцами). Следует хорошо уяснить, почему двигатели с контактными кольцами имеют повышенный пусковой момент и уменьшенный пусковой ток по сравнению с короткозамкнутыми. Необходимо также разобраться, почему у двигателей с короткозамкнутым ротором регулировать скорость вращения можно только ступенями путем переключения числа полюсов в обмотке статора или плавно путем изменения частоты питающего напряжения.

Пусковые токи асинхронных короткозамкнутых двигателей в 4 — 7 раз больше номинального. Обычно короткозамкнутые двигатели пускаются в ход путем прямого включения в сеть.

Литература: [1, с. 289-403], [8], [10].

Вопросы для самопроверки

1. Приведите классификацию электрических машин.

2. Поясните устройство и принцип работы машины постоянного тока в режиме двигателя и генератора.

3. Каковы способы возбуждения машин постоянрого тока?

4. Назовите основные харатеристики генератора постоянного тока. Поясните характер протекания этих зависимостей.

5. Посните способы пуска и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока.

6. Объясните устройство и принцип работы асинхронного двигателя.

7. Kaк устроены обмотки статора и ротора асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором?

8. Что называют скольжением в асинхронном двигателя?

9. Как осуществить изменение направления вращения ротора двигателя?

10. Изобразите механическую характеристику асинхронного двигателя и покажите на ней пусковой момент, максимальный и номинальный.

11. Как пускают в ход асинхронный двигатель с фазными кольцами?

12. Какие потери энергии происходят в асинхронном двигателе при нагрузке?

13. Объясните устройство синхронной машины.

14. Какое соотношение существует между числом пар полюсов, частотой тока и скоростью вращения ротора синхронной машины?

15. Изложите принцип работы синхронного двигателя.

16. Объясните, как осуществляется пуск синхронного двигателя, имеющего асинхронную пусковую обмотку.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 34 ; Нарушение авторских прав

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.